生物分离工程膜分离精选PPT.ppt

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1、关于生物分离工程膜分离第1页，讲稿共31张，创作于星期二生物分离过程的一般流程生物分离过程的一般流程原料液原料液细胞分离细胞分离(离心，过滤离心，过滤)细胞胞内产物细胞胞内产物路线一路线一路线二路线二细胞破碎细胞破碎碎片分离碎片分离路线一路线一A A路线一路线一B B清液胞外产物清液胞外产物粗分离粗分离(盐析、萃取、超过滤等盐析、萃取、超过滤等)纯化纯化(层析、电泳层析、电泳)脱盐脱盐(凝胶过滤、超过滤凝胶过滤、超过滤)浓缩浓缩(超过滤超过滤)精制精制(结晶、干燥结晶、干燥)包含体包含体溶解溶解(加盐酸胍、脲加盐酸胍、脲)复性复性第2页，讲稿共31张，创作于星期二主要内容第一节第一节 膜分离技

2、术概述膜分离技术概述第二节第二节 膜材料及其特性膜材料及其特性第三节第三节 膜组件膜组件第四节第四节 应用应用第3页，讲稿共31张，创作于星期二第一节第一节 膜分离技术概述膜分离技术概述一、基本概念一、基本概念膜分离(membrane separation)利用具有一定选择透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化，是人类最早应用的分离技术之一，如酒的过滤，中草药的提取等。第4页，讲稿共31张，创作于星期二 所谓的膜膜，是指在一种流体相内或在两种流体相之间有一层薄的凝凝聚聚相相，它把流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。膜的特性：不管膜多薄,它必须有两两个个界界面面。这两个界

3、面分别与两侧的流体相接触；膜传质有选选择择性性，它可以使流体相中的一种或几种物质透过，而不允许其它物质透过。膜膜(Membrane)是什么？有何特性？是什么？有何特性？第5页，讲稿共31张，创作于星期二膜膜分分离离过过程程原原理理：以选择性透膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推推动动力力（如如浓浓度度差差、压压力力差差或或电电位位差差等等）时，使原料侧组分选择性地透过膜，以达到分离提纯的目的。通常膜原料侧称为膜膜上上游游，透过侧称为膜下游膜下游。膜上游膜上游 透膜透膜 膜下游膜下游选择性透膜选择性透膜第6页，讲稿共31张，创作于星期二二、二、膜的种类膜的种类阳离子膜阳离子膜阴离子膜阴离子膜分分

4、离离膜膜高分子膜高分子膜液体膜液体膜生物膜生物膜带电膜带电膜非带电膜非带电膜微滤膜微滤膜超滤膜超滤膜反渗透膜反渗透膜纳米滤膜纳米滤膜第7页，讲稿共31张，创作于星期二三、膜分离的特点三、膜分离的特点高效；高效；节能；节能；设备易放大，可以分批或连续操作；设备易放大，可以分批或连续操作；无污染；无污染；因而在生物产品的处理中占有重要地位。因而在生物产品的处理中占有重要地位。第8页，讲稿共31张，创作于星期二第二节第二节 膜材料及其特性膜材料及其特性1.按膜的按膜的材料材料分类分类 表表1 膜材料的分类膜材料的分类一、膜材料的类型一、膜材料的类型第9页，讲稿共31张，创作于星期二2.按膜的按膜的分

5、离原理分离原理及及适用范围适用范围分类分类 根据分离膜的根据分离膜的分离原理分离原理和和推动力推动力的不同，可将的不同，可将其分为其分为微孔膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗微孔膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。等。3.按膜的按膜的形态形态分类分类 按膜的形状分为平板膜按膜的形状分为平板膜(Flat Membrane)、管式膜、管式膜(Tubular Membrane)和中空纤维膜和中空纤维膜(Hollow Fiber)。第10页，讲稿共31张，创作于星期二4.按膜的按膜的结构结构分类分类 （1 1）对称膜）对称膜(Symmetric Mem

6、brane)(Symmetric Membrane)（2 2）非对称膜）非对称膜(Asymmetric Membrane)(Asymmetric Membrane)（3 3）复合膜）复合膜(Composite Membrane)(Composite Membrane)结构与方向无关结构与方向无关结构与方向无关结构与方向无关可以是致密的，或是多孔的，膜透量小可以是致密的，或是多孔的，膜透量小可以是致密的，或是多孔的，膜透量小可以是致密的，或是多孔的，膜透量小主要用于主要用于主要用于主要用于电渗析和个别气体分离电渗析和个别气体分离电渗析和个别气体分离电渗析和个别气体分离 有一个很薄的单比较致密的分

7、离层和多孔支撑层有一个很薄的单比较致密的分离层和多孔支撑层有一个很薄的单比较致密的分离层和多孔支撑层有一个很薄的单比较致密的分离层和多孔支撑层高传质和良好的机械强度；高传质和良好的机械强度；高传质和良好的机械强度；高传质和良好的机械强度；被脱除的物质大都在其表面，易于被脱除的物质大都在其表面，易于被脱除的物质大都在其表面，易于被脱除的物质大都在其表面，易于清除。清除。清除。清除。第11页，讲稿共31张，创作于星期二第12页，讲稿共31张，创作于星期二二、主要市售膜材料二、主要市售膜材料有机高分子材料有机高分子材料 无机材料无机材料天然高分子材料天然高分子材料合成高分子材料合成高分子材料膜材料膜

8、材料第13页，讲稿共31张，创作于星期二三、膜的结构特性三、膜的结构特性1.孔道特性孔道特性包括孔径、孔径分布和孔隙率2.膜的另一特性是其纯水的透过通量，通称水通量水通量。第14页，讲稿共31张，创作于星期二将膜、固定膜的支撑材料、间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称为膜组件膜组件。工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式螺旋卷式、板框式等四种型式。管式和中空纤维式组件也可以分为内压式内压式和外压外压式式两种。第三节第三节 膜组件膜组件(Membrane Module)(Membrane Module)第15页，讲稿共31张，创作于星期二第16页，讲稿共31

9、张，创作于星期二(1)板框式板框式(Plate-and-Frame)膜组件膜组件 板框式是最早使用的一种膜组件。其设计板框式是最早使用的一种膜组件。其设计类类似于常规的板框过滤装置似于常规的板框过滤装置。第17页，讲稿共31张，创作于星期二海水从上部进入组件后，沿膜表面逐层流动，其中纯水透过膜到海水从上部进入组件后，沿膜表面逐层流动，其中纯水透过膜到达膜的另一侧，经支撑板上的小孔聚集在边缘的导流管后排出，达膜的另一侧，经支撑板上的小孔聚集在边缘的导流管后排出，而未透过的浓缩咸水从下部排出。而未透过的浓缩咸水从下部排出。在多孔支撑板两侧覆在多孔支撑板两侧覆以平板膜，采用密封以平板膜，采用密封环和

10、两个端板密封，环和两个端板密封，压紧。压紧。第18页，讲稿共31张，创作于星期二截留液截留液透透过过液液料液料液平板式膜组件平板式膜组件第19页，讲稿共31张，创作于星期二平板式构造平板式构造第20页，讲稿共31张，创作于星期二把膜和支撑体均制成管状，使二把膜和支撑体均制成管状，使二者组合，或者将膜直接刮制在支者组合，或者将膜直接刮制在支撑管的内侧或外侧，将数根膜管撑管的内侧或外侧，将数根膜管组装在一起。组装在一起。(2)(2)管式管式(Tubular)(Tubular)膜组膜组件件第21页，讲稿共31张，创作于星期二内压管式：内压管式：多孔管多孔管膜膜料液料液外压管式：外压管式：料液料液内压

11、式：膜涂在管内，料液由管内走；内压式：膜涂在管内，料液由管内走；外压式：膜涂在管外，料液由管外间隙走。外压式：膜涂在管外，料液由管外间隙走。管式膜组件管式膜组件第22页，讲稿共31张，创作于星期二(3)螺旋卷式螺旋卷式(Spiral Wound)膜组件膜组件 卷式纳滤膜浓缩设备(生产型)第23页，讲稿共31张，创作于星期二由中间为多孔支撑板，两侧是膜的由中间为多孔支撑板，两侧是膜的“膜袋膜袋”装配而成，膜袋的三装配而成，膜袋的三个边粘封，另一边与一根多孔中心管连接。组装时在膜袋上铺一个边粘封，另一边与一根多孔中心管连接。组装时在膜袋上铺一层网状材料（隔网），绕中心管卷成柱状再放入压力容器内。原

12、层网状材料（隔网），绕中心管卷成柱状再放入压力容器内。原料进入组件后，在隔网中的流道沿平行于中心管方向流动，而透料进入组件后，在隔网中的流道沿平行于中心管方向流动，而透过物进入膜袋后旋转着沿螺旋方向流动，最后汇集在中心收集管过物进入膜袋后旋转着沿螺旋方向流动，最后汇集在中心收集管中再排出。中再排出。第24页，讲稿共31张，创作于星期二(4)中空纤维中空纤维(Hollow Fiber)膜组件膜组件将大量的中空纤维安装在一个管状容器内将大量的中空纤维安装在一个管状容器内,中空纤维的一端以环中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件。料液从中空纤维组件的一端流人

13、料液从中空纤维组件的一端流人,沿纤维外侧平行于纤维束流动沿纤维外侧平行于纤维束流动,透透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔,然后从纤维在环氧树脂的固封然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出头的开端引出,原液则从膜组件的另一端流出。原液则从膜组件的另一端流出。中中空空纤纤维维膜膜组组件件的的最最大大特特点点是是单单位位装装填填膜膜面面积积比比所所有有其其他他组组件件大大,最高可达到最高可达到30000m2/m3。中空纤维膜组件也分为外压式和内压式。中空纤维膜组件也分为外压式和内压式。第25页，讲稿共31张，创作于星期二第26页，讲稿共31张，创作于星期二各种膜组件的

14、传质特性和综合性能的比较分别见下表。各种膜组件的传质特性和综合性能的比较分别见下表。第27页，讲稿共31张，创作于星期二第28页，讲稿共31张，创作于星期二第四节第四节 应用应用 膜分离法在生物产物的回收和纯化方面的应用：细胞培养基的除菌；发酵或培养液中细胞的收集或除去；细胞破碎后碎片的除去；目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；最终产品的浓缩和洗滤处盐；制备用于调制生物产品和清洗产品容器的无热原水。第29页，讲稿共31张，创作于星期二参考文献1 童欣,张皓.膜分离技术在天然产物中的应用J.生物技术世界.2015(03)2 翟小玲,黎志坚,徐娟,蒋莉娟,许招懂.膜分离技术在痔炎消颗粒制

15、备中的应用J.中成药.2016(03)3 王绍堃,孙晖,王喜军.膜分离技术及其在中药提取分离中的应用J.世界中西医结合杂志.2011(12)4 凌关庭.生花生中油脂和食用蛋白制品的水抽提膜分离生产法J.食品科学.1983(03)5 周秀琴.膜分离法的开发应用J.发酵科技通讯.2003(03)6 崔洪友.膜分离处理印染废水研究进展J.世界科技研究与发展.2006(05)7 卢荣,袁延峰,卢行芳,孙立蓉.膜分离法制革污水处理工艺的研究J.陕西科技大学学报.2005(06)8 陈世治.应用膜分离法制造耕地白糖的生产技术在进展J.甘蔗糖业.2007(01)第30页，讲稿共31张，创作于星期二感谢大家观看第31页，讲稿共31张，创作于星期二